EP2483127A1 - Verfahren und anordnung zur kontrolle von stromabnehmern, lichtraumprofilen und horizontaler und vertikaler fahrdrahtposition an fahrzeugverbänden - Google Patents

Verfahren und anordnung zur kontrolle von stromabnehmern, lichtraumprofilen und horizontaler und vertikaler fahrdrahtposition an fahrzeugverbänden

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EP2483127A1
EP2483127A1 EP10743115A EP10743115A EP2483127A1 EP 2483127 A1 EP2483127 A1 EP 2483127A1 EP 10743115 A EP10743115 A EP 10743115A EP 10743115 A EP10743115 A EP 10743115A EP 2483127 A1 EP2483127 A1 EP 2483127A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
train
contact wire
cameras
camera
detected
Prior art date
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Granted
Application number
EP10743115A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2483127B1 (de
Inventor
Joachim Kaiser
Nils-Michael Theune
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Publication of EP2483127A1 publication Critical patent/EP2483127A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2483127B1 publication Critical patent/EP2483127B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
    • B61K9/02—Profile gauges, e.g. loading gauges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L1/00—Devices along the route controlled by interaction with the vehicle or train
    • B61L1/02—Electric devices associated with track, e.g. rail contacts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L1/00—Devices along the route controlled by interaction with the vehicle or train
    • B61L1/12—Electric devices associated with overhead trolley wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/50—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades
    • B61L27/57—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades for vehicles or trains, e.g. trackside supervision of train conditions

Definitions

  • the invention relates to the control of vehicle associations, in particular to electrified railroad associations, wherein compliance with prescribed clearance gauge, prescribed contact wire positions and the standard-compliant implementation of pantographs is checked.
  • Rail freight transport will rise sharply over the next few years, according to forecasts. For this reason, intelligent solutions are required for the processing and control of the upcoming goods flows.
  • Today's rail freight transport is characterized by competition with road freight transport. In order here to be successful, factors such as cost, performance and reliability of critical importance Be ⁇ are.
  • the principle of the article according to the patent DE 19508730 Cl is that the detection of goods and passenger cars and their ranking in the train during the passage past a process performing reading station is used.
  • a picture is taken with the aid of a fast line scan camera with a number of 2048 pixels during the passage of the train.
  • This process is triggered by one or more wheel sensors.
  • a lighting unit in particular with light-emitting diodes / LED is present in addition to the railway line.
  • the recorded data of a train are compared with the desired car train from a previous message.
  • the sensors of the system are used to record features of freight wagons which allow conclusions to be drawn about their identity. Typical features are axle pattern, axle weight and car number. Depending on the feature and feature combination, the degree of novelty of recognition can be determined down to uniqueness.
  • the actual wagon series with the previously The target set of wagons is compared and the consistency of the data is checked.
  • the method according to DE 19508730 Cl describes a video-optical system which only an object he fills ⁇ . This is the reading of individual car numbers on each individual car or locomotive and their evaluation. The results can be fed to a post-processing software, whereby then in principle a special form of the "Optical Character Recognition / OCR" exists. Other He ⁇ results of are not provided by the cited process.
  • the Fahrdrahthub is determined according to the current state of the art, for example with the aid of a cable potentiometer, in which on one side a rope is attached via a guide roller points on the contact wire and at the other end of the rope, the lifting or lowering movement via a resistance change to a Cable pull potentiometer is detected.
  • a disadvantage of this form of Anhub Kli the need is ness of a fastening of the cable by means of a contact wire ⁇ terminal in a high-voltage potential of typically 15 kV.
  • the corresponding Stre ⁇ ckenabites must be decoupled voltage technical and transport links. This means significant costs and downtime. Furthermore arise due to design
  • the prior art is yet another system to mention, which is based on a capacitive distance measurement.
  • an elastic sensor arm is suspended by a cross bar above the contact wire on the same and firmly connected with him.
  • the changes in the contact wire height are detected as a capacitance change at the capacitor of the sensor arm.
  • Such a system is used for example by a Norwegian company.
  • the power supply at high voltage level is carried out optionally via battery / rechargeable battery or in combination with a solar panel.
  • the data transfer from high voltage to zero potential is done optically
  • the invention has for its object to describe a method and a device, which essential features of train assemblies and overhead wires in the catenary controls, errors can be detected and quantified. Furthermore, a device in the manner of a measuring station on the route of a train is to describe.
  • the invention is based on the recognition that in order to con ⁇ trolls of train sets for the testing of at least the quality of current collectors, compliance with the clearance gauge of a train formation or the actual position of the contact wire at a location of the route fixed cameras can be used, the characteristics take up of the train or to kon ⁇ troll Schlour elements and perform an evaluation unit, so that at least a nominal-actual comparison for error lererkennung is executable.
  • Means Minim ⁇ least two is on the driving route of the train is interrupted ⁇ ter and are each vertically aligned from the top to an edge of the train ⁇ Association upper cameras compliance with a maximum clearance dimension controlled.
  • the Vertika ⁇ le location of the trolley wire is directly measured at the location of the camera and thus a measure of the vertical force pressing the Stromabneh ⁇ mers of the contact wire of a passing train set ⁇ be true.
  • the at least one lateral camera is set ⁇ .
  • the horizontal position of the contact wire is again ge ⁇ measure directly at the site of the camera and determines a measure with which the horizontal deflection forces are achieved at a point of the catenary. This is done by at least one upper camera.
  • the lateral dimensions of the flanks of the train and their exceedances or falls below the predetermined limits are measured.
  • the flanks of the train are monitored parallel to their surface by at least one upper camera.
  • the measurement of the state of the contact strips, of the pantograph head, the pantograph linkage and the roof structures is also compared directly at the site of a lateral camera vermes ⁇ sen and setpoints.
  • the cameras used can be two-dimensional cameras with a flat-trained camera chip.
  • one-dimensional resolution line scan cameras are particularly advantageous. since the one-dimensional resolution of the camera is combined with the suk ⁇ zessiven recording when passing train band to represent a two-dimensional image.
  • the orientation of the line scan cameras must be such that their field of view or the resolution of the camera is transverse to the travel distance of the train or to its direction of movement.
  • the control system according to the invention can identify faults and assign them to a specific area of the train. It is particularly advantageous to determine the fault location on the train ⁇ association.
  • Usable is a car identification system. This can have any structure and structure, it being advantageous if, for example, codes attached to wagons can be triggered simultaneously with the cameras of the measuring system.
  • the at least one side camera is used for example at least one further if the area of the top line or the contact wire for determining the contact wire height can be detected with a single camera simultaneously, and simultaneously attached to a carriage ⁇ brought coding is detected. In the case of two lateral cameras mounted one above the other at a certain distance from one another, the detection of one respective feature would be possible without problems.
  • the at least two upper cameras In order to reliably receive the two flanks of a train formation, left and right flank, the at least two upper cameras must be aligned in such a way that they observe the pull flank in parallel from above. Since the cameras can resolve parallel to the direction of travel, protruding objects are visible to the outside.
  • a strip image is advantageously created, which can be generated at the complete passage of a train at a corresponding measuring point.
  • Figure 1 shows a train 9, on which a Stromab ⁇ takers 9 and a contact wire 7 and a support cable 6 and two lateral line scan cameras 10, 1 are ⁇ arranged;
  • Figure 2 shows the image features corresponding to Figure 1 additionally, the illumination unit 40 that the fields of view of the upper cameras 20, 21, lights 22, and the intersection point 11 between the contact wire 7, and the field of view of the upper to ⁇ sharmlichen camera 22;
  • FIG. 3 shows an enlarged view of the upper one
  • Figure 4 shows a view corresponding to the prior art, wherein a carriage is marked 8, and a surface radiatinggraphsein ⁇ unit 2 which illuminates the carriage 8 from the side ⁇ , said attached to the traveling route ⁇ brought lateral camera 1 only for interpretation ⁇ solution of codes which are attached to the carriage 8, and a wheel sensor for triggering a corresponding record is used;
  • FIG. 5 shows an illustration corresponding to the prior art, to which is placed a reading unit for coding on a train with a lateral camera 1, a line camera, and a lighting unit 2, a wheel switch 3 and an evaluation unit 4 and a submitblen ⁇ de 5 for the camera.
  • a car identification system can be used as described for example in the European patent EP 0 877 695 Bl.
  • a gauge space a defined boundary line is be ⁇ draws, which is usually determined for the vertical transverse plane of a driving ⁇ way, for example, of roads or railroad tracks.
  • the clearance gauge prescribes the clear space to be filled in on the track of counterfeits and, on the other hand, it also serves as a design specification for the dimensioning of the intended vehicles. These may not exceed the prescribed limits in cross-section.
  • This contact wire position is the subject of acceptance tests of overhead line systems. For the permissible tolerances of the static rest position of the contact wire of standard overhead lines European standards apply.
  • the vertical position of the contact wire at the location of the line scan camera is determined, thereby determining a measure of the vertical contact force or contact force of the electric pantograph / pantograph of a passing train.
  • the measurement of the contact wire side deflection is essential since the values permitted by standardization, resulting from different regulations or resulting from manufacturer's specifications.
  • a strong lateral contact wire deflection can also be an indicator of a wrongly set or defective current collector or a defective contact strip. This is in serious cases, the continuation of the train to prevent in order to avoid a destruction of the overhead line.
  • the lateral dimensions ie the flanks of the train, are observed and their exceeding or falling below the statutory or supplied by the manufacturer data, based.
  • the measurement of the state of the contact strips, the Pantographenwippe, the Pantographengestfites and Dachauf- built likewise takes place directly at the location of a camera, in particular ⁇ sondere line camera, however, when passing the To ⁇ ges added the total number of pantographs and contact strips and analyzed.
  • Figure 1 shows an arrangement for measuring the contact wire height in the vertical direction by means of a line camera, which is arranged laterally next to the route of a train and is aligned with the overhead line area. A height change tion of the trolley wire is detected by an image analysis which may be ele ment ⁇ an evaluation unit 4.
  • the image analysis can be simplified by an additional measure, for example, by the area of the catenary detected by the camera being particularly marked by aids such as miniature reflectors, reflective or suitable color strokes.
  • the season ⁇ Lich induced expansion of the overhead line is to be considered and ren to marking a correspondingly long upper conduit portion.
  • the method described is particularly advantageous in that by the additional provision of a carriage identification system with corresponding data, a unique identification of the tractive caused or pantograph or individual wagons is made possible. This means a considerable effort reduction for subsequent repairs.
  • a contact wire side deflection can be measured with an additional upper line scan camera, the upper camera 22. This is above the Fahr ⁇ wire mounted vertically downwards to accommodate the lateral position of the contact wire.
  • the non-regular position of the contact wire is in comparison with set values he ⁇ known, with successive recordings are made in a passing train.
  • the identifi cation ⁇ certain specific cart or trolley sequences results in the location of an error within the band Wegver ⁇ easily be determined by a carriage identification system. This means for subsequent repairs a significant reduction in costs.
  • FIG. 3 shows an enlarged image detail corresponding to FIG.
  • the contact wire provided with the reference numeral 7 intersects the projection of the line camera 22 at location 11.
  • the contact wire will wobble up and down during the passage of a train due to the Fahrdrahtanhubes and move a few centimeters to the left and to the right.
  • the representation according to FIGS. 2 and 3 can be explained.
  • the line camera 20 and the line camera 21 are with their optical axes, each running vertically downwards and their distance from each other, the maximum permissible clear Prei ⁇ te, which may have the train, dar.
  • any exceeding of the dimensions of the right and the left car page can be read as image information from the respective data sets.
  • the train is controlled respect ⁇ Lich its lateral dimensions and protruding and slipped cargo parts, such as Anten ⁇ NEN, tarpaulins, etc., can, if they survive on the traction edge 13, are detected.
  • This method is particularly advantageous since the combination with the car identification system makes it possible to identify the causing cars or locomotives or pantographs.
  • a contact wire stroke measurement can be performed by the line scan camera 10.
  • Ceib can be measured and also other parts of the overhead line.
  • the exceeding of the permissible height of the clearance measurement can be determined. This is in particular ⁇ by the camera 10 according to their orientation ⁇ art measured that it is determined where a roof height of a car or a traction vehicle exceeds the maximum allowable height. Exceeding the Lichtraum remplis upwards is recognizable in the recorded image of the train as Feh ⁇ ler. An exception is of course the one or more pantographs, which are systematically pressed above the Dachkonstrukti ⁇ on as a bracket to the contact wire.
  • pantographs with complete linkage and the other train structures are to be cited.
  • This vi deo optical or photographic recording example ei ⁇ nes pantograph has the particular advantage that the geo ⁇ metry of the pantograph with predetermined templates is comparable and can be determined early deviations which are due only to damage to the pantograph Kings ⁇ nen. Triggering a signal followed by an action plan could thus bring the train with a damaged pantograph to a standstill or inspect for an evasion track.
  • the control of a train can be carried out on the basis of various characteristics. Total can be compared certain dimen ⁇ solutions or geometric designs with nominal values, which are stored on databases, and an error may be detected in time.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung beschrieben zur Kontrolle eines Zugverbandes, bestehend aus mindestens einer seitlichen Kamera (10) und mindestens zweier oberer Kameras (20, 21), wobei die Kameras (10, 20, 21) ortsfest an einer Fahrstrecke seitlich und oberhalb des Zugverbandes angeordnet sind, durch die mindestens eine seitliche Kamera (10) der Bereich des Fahrdrahtes (7) mit einer Trageinrichtung und mindestens einem Stromabnehmer (12) erfassbar ist und durch die mindestens zwei oberen Kameras (20, 21) die Flanken (13) des Zugverbandes erfassbar sind, wobei eine Auswerteeinheit (4) vorhanden ist zur Ermittlung des Zustands des mindestens einen Stromabnehmers, des mindestens einen Lichtraummaßes des Zugverbandes, sowie der mindestens einen Ist-Position des Fahrdrahtes oder eine Kombination daraus. Erkannte Abweichungen von Normen werden angezeigt und einzelnen Wagen zugeordnet.

Description

Beschreibung
Verfahren und Anordnung zur Kontrolle von Stromabnehmern, Lichtraumprofilen und horizontaler und vertikaler Fahrdraht- position an Fahrzeugverbänden
Die Erfindung betrifft die Kontrolle von Fahrzeugverbänden, insbesondere an elektrifizierten Eisenbahnverbänden, wobei die Einhaltung vorgeschriebener Lichtraumprofile, vorge- schriebener Fahrdrahtpositionen und die normgerechte Ausführung von Stromabnehmern überprüft wird.
Der Güterverkehr auf der Schiene wird entsprechend vorliegender Prognosen in den nächsten Jahren stark ansteigen. Aus diesem Grund sind für die Abwicklung und Beherrschung der anstehenden Güterströme intelligente Lösungen gefragt. Der Schienengüterverkehr der Gegenwart ist geprägt durch den Wettbewerb mit dem Straßengüterverkehr. Um hier erfolgreich bestehen zu können, sind Faktoren wie Wirtschaftlichkeit, Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von entscheidender Be¬ deutung .
Für die Organisation einer flexiblen Zusammenstellung von Fahrzeugverbänden ist beispielsweise das in der deutschen Pa- tentschrift DE 19508730 Cl beschriebene Verfahren zur Über¬ prüfung von Vormeldedatensätzen eines Fahrzeugverbandes zu nennen (entspricht der europäischen Patentschrift EP 0877695 Bl) . Darin werden insbesondere Regeln zur korrekten Zerlegung und einer Verbandsneubildung behandelt. Wesentlich ist eine Erkennungssicherheit für einzelne Wagen eines Fahrzeugverban¬ des, so dass eine Zuordnung zu einer im Voraus gemeldeten Liste, die den Fahrzeugverband wiedergibt, überprüfbar ist. Dieses System, welches zu einer entscheidenden Verbesserung der Steuerung und Überwachung betrieblicher Prozesse führt, sorgt für eine sichere Erfassung und Kontrolle der Wagen, die zu einem Fahrzeugverband aufgereiht werden. In so genannten Terminals, Zugbildungsanlagen sowie den Be- und Endladepunkten von Häfen und Werksbahnen ist es für die effiziente Abwicklung der Prozesse wichtig, dass die genaue Aufreihung der Güterwagen ankommender und abgehender Güterzü- ge bekannt ist. Außerdem kann es in großen Häfen und Werks¬ arealen erforderlich sein, die Güterwagen an bestimmten
Standorten wie Ladestellen, Arealgrenzen etc. zu identifizieren. Der Bedarf leitet sich aus unterschiedlichen Einsatzfällen ab wie z . B . :
- Kontrolle der Reihung einfahrender Züge im Zulauf von Zugbildungsanlagen,
- Erfassung der Wagen und deren Reihung an Übergabe- und
Übernahmepunkten für die Steuerung betrieblicher Abläufe,
- Basisdatenerfassung für Abrechnungszwecke,
- Input für die Steuerung automatischer Be- und Endladepro¬ zesse,
- Dokumentation für Sicherheit/Security und andere Aufgaben.
Das Prinzip des Gegenstandes entsprechend der Patentschrift DE 19508730 Cl besteht darin, dass die Erfassung der Güter und Personenwagen und deren Reihung im Zugverband während der Vorbeifahrt an einer das Verfahren ausführenden Lesestelle einsetzbar ist. Dabei wird mit Hilfe einer schnellen Zeilenkamera mit einer Anzahl von 2048 Pixeln während der Vorbei- fahrt des Zugverbandes ein Bild aufgenommen. Getriggert wird dieser Vorgang durch einen oder mehrere Radsensoren. Zur Beleuchtung ist neben der Bahnstrecke eine Beleuchtungseinheit, insbesondere mit Licht emittierenden Dioden/LED vorhanden. Die erfassten Daten eines Zuges werden mit der Soll-Wagen- reihung aus einer Vormeldung verglichen. Über die Sensoren des Systems werden Merkmale der Güterwagen erfasst, welche Rückschlüsse auf deren Identität zulassen. Typische Merkmale sind Achsmuster, Achsengewicht und Wagennummer. Je nach Merk- mal und Merkmalskombination lässt sich der Neuigkeitsgrad der Erkennung bis hin zur Eindeutigkeit bestimmen. In Zugbildungsanlagen wird die Ist-Wagenreihung mit der vorab gemeide- ten Soll-Wagenreihung verglichen und die Konsistenz der Daten kontrolliert .
Das Verfahren entsprechend der DE 19508730 Cl beschreibt ein video-optisches System, welches lediglich eine Aufgabe er¬ füllt. Dies ist die Auslesung individueller Wagennummern auf jedem einzelnen Wagen bzw. dem Triebfahrzeug und deren Auswertung. Die Ergebnisse sind einer Nachverarbeitungs-Software zuführbar, wobei anschließend im Prinzip eine spezielle Form der "Optical Character Recognition/OCR" vorliegt. Weitere Er¬ gebnisse werden durch das zitierte Verfahren nicht erbracht.
Der Fahrdrahthub wird nach aktuellem Stand der Technik beispielsweise mit Hilfe eines Seilzug-Potentiometers ermittelt, bei dem auf der einen Seite ein Seil über eine Umlenkrolle punktuell auf dem Fahrdraht befestigt ist und am anderen Ende des Seils die Anhub- oder Absenkbewegung über eine Widerstandsänderung an einem Seilzug-Potentiometer erfasst wird. Nachteilig an dieser Form der Anhubmessung ist die Notwendig- keit einer Befestigung des Seils mit Hilfe einer Fahrdraht¬ klemme bei einem Hochspannungspotenzial von typischerweise 15 kV. Zur Installation des Systems muss der entsprechende Stre¬ ckenabschnitt spannungstechnisch und verkehrstechnisch entkoppelt werden. Dies bedeutet erhebliche Kosten und Betriebs- stillstand. Des Weiteren ergeben sich konstruktionsbedingt
Messfehler durch Hysterese, bei Niederschlag wie Schnee oder Eis und generelle Temperaturänderungen. Ferner kam es in den vergangenen Jahren zu diversen Vorfällen, bei denen der Seilzug abriss und Beschädigungen an vorbeifahrenden Zügen verur- sachte. Neben der klassischen Fahrdraht-Anhubmessung mit Seilzug zeichnen sich etwa bei Privatbahnen Entwicklungen hinsichtlich eines so genannten Videoportals ab. Dabei wird Standardsensorik eingesetzt, insbesondere Triangulationssen- sorik, die eine auf das Messobjekt, wie einen Zugwagen oder Waggon, aufgestrahlte rote Laserlinie mit Hilfe einer unter einem Winkel seitlich angeordneten Videokamera aufnehmen. Das Messergebnis ist ein dreidimensionales Gesamtbild des Zugver¬ bandes. Dies wird mit den für den Eisenbahnstreckenabschnitt zulässigen Toleranzbändern für beispielsweise Lichtraumprofil des Triebfahrzeugs und der Nutzwagen verglichen und daraus wird eine Stop-Go-Entscheidung abgeleitet. Das genannte Sys¬ tem befindet sich seit längerem in der experimentellen Be- triebsphase.
Zum Stand der Technik ist noch ein weiteres System zu erwähnen, welches auf einer kapazitiven Abstandsmessung beruht. Dabei wird ein elastischer Sensorarm von einer Querstange oberhalb des Fahrdrahtes auf denselben herabgehängt und mit ihm fest verbunden. Die Änderungen in der Fahrdrahthöhe werden als Kapazitätsänderung am Kondensator des Sensorarmes festgestellt. Ein solches System wird beispielsweise durch eine norwegische Firma eingesetzt. Die Energieversorgung auf Hochspannungsebene erfolgt dabei optional über Batterie/Akku bzw. in Kombination mit einem Solarpanel. Der Datentransfer von Hochspannung auf Null-Potenzial erfolgt optisch mit
Lichtwellenleiter . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu beschreiben, womit wesentliche Merkmale von Zugverbänden sowie Fahrdrähten im Oberleitungsbereich kontrolliert, Fehler erfasst und quantifiziert werden können. Weiterhin ist eine Vorrichtung in der Art einer Messstation an der Fahrstrecke eines Zugverbandes zu beschreiben.
Die Lösung dieser Aufgabe geschieht durch die jeweilige Merk¬ malskombination der Hauptansprüche. Vorteilhafte Ausgestal¬ tungen können den Unteransprüchen entnommen werden.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass zur Kon¬ trolle von Zugverbänden für die Prüfung von mindestens der Qualität von Stromabnehmern, der Einhaltung des Lichtraummaßes eines Zugverbands oder der Ist-Position des Fahrdrahtes an einem Ort der Fahrstrecke ortsfeste Kameras eingesetzt werden können, die Merkmale des Zugverbandes bzw. der zu kon¬ trollierenden Elemente aufnehmen und einer Auswerteeinheit zuführen, so dass zumindest ein Soll-Ist-Vergleich zur Feh- lererkennung ausführbar ist. Dabei wird mindestens eine seit¬ liche Kamera vorgesehen, welche den Oberleitungsbereich eines vorbeifahrenden Zuges erfasst und vor allem Dachaufbauten, Gestänge von Stromabnehmern, und die Höhe des Fahrdrahtes im Verhältnis zu einer Sollhöhe erfassen kann. Mittels mindes¬ tens zweier über der Fahrstrecke des Zugverbandes angebrach¬ ter und jeweils senkrecht von oben auf eine Flanke des Zug¬ verbandes ausgerichteter oberer Kameras wird die Einhaltung eines maximalen Lichtraummaßes kontrolliert.
Zur Messung einer Anhubhöhe des Fahrdrahtes wird die vertika¬ le Lage des Fahrdrahtes direkt am Ort der Kamera gemessen und somit ein Maß für die vertikale Andruckkraft des Stromabneh¬ mers an den Fahrdraht eines vorbeifahrenden Zugverbandes be¬ stimmt. Hierzu wird die mindestens eine seitliche Kamera ein¬ gesetzt.
Zur Messung der Fahrdrahtseitenauslenkung wird die horizontale Lage des Fahrdrahtes wiederum direkt am Ort der Kamera ge¬ messen und damit ein Maß ermittelt, womit die horizontalen Auslenkungskräfte an einem Punkt der Oberleitung erzielbar sind. Dies geschieht durch mindestens eine obere Kamera.
Zur Messung des Lichtraumprofils eines Zugverbandes werden die seitlichen Abmessungen der Flanken des Zugverbandes und deren Überschreitungen bzw. Unterschreitungen der vorgegebenen Grenzen vermessen. Dafür werden die Flanken des Zugverbandes parallel zu ihrer Fläche jeweils von mindestens einer oberen Kamera überwacht.
Die Messung des Zustandes der Schleifleisten, der Stromabnehmerwippe, des Stromabnehmergestänges und der Dachaufbauten wird ebenfalls direkt am Ort einer seitlichen Kamera vermes¬ sen und mit Sollwerten verglichen.
Die eingesetzten Kameras können zweidimensionale Kameras mit einem flächig ausgebildeten Kamerachip sein. Besonders vorteilhaft sind jedoch eindimensional auflösende Zeilenkameras, da zur Darstellung eines zweidimensionalen Bildes die eindimensionale Auflösung der Kamera kombiniert wird mit der suk¬ zessiven Aufnahme bei vorbeifahrendem Zugverband. Um diesen Vorteil optimal ausnützen zu können, ist die Ausrichtung der Zeilenkameras derart vorzunehmen, dass sie ihr Gesichtsfeld bzw. das Auflösungsvermögen der Kamera quer zur Fahrtstrecke des Zugverbandes bzw. zu dessen Bewegungsrichtung liegt.
Das erfindungsgemäße Kontrollsystem kann Fehler identifizie- ren und diesen einem bestimmten Bereich des Zugverbandes zuzuordnen. Es ist besonders vorteilhaft, den Fehlerort am Zug¬ verband zu ermitteln. Verwendbar ist ein Wagen- Identifizierungssytem. Dies kann beliebig aufgebaut und strukturiert sein, wobei es vorteilhaft ist, wenn beispiels- weise an Wagen angebrachte Kodierungen gleichzeitig mit den Kameras des Messsystems auslösbar sind.
Zur Erhöhung der Messsicherheit werden zusätzliche Kameras eingesetzt. Für die mindestens eine seitliche Kamera wird beispielsweise mindestens eine weitere eingesetzt, falls mit einer einzigen Kamera nicht gleichzeitig der Bereich der Oberleitung bzw. der Fahrdraht zur Ermittlung der Fahrdrahthöhe erfassbar ist und gleichzeitig eine an einem Wagen ange¬ brachte Kodierung erfasst wird. Bei zwei übereinander in ei- nem bestimmten Abstand zueinander angebrachten seitlichen Kameras wäre die Erfassung von jeweils einem Merkmal problemlos realisierbar .
Um die beiden Flanken eines Zugverbandes, linke und rechte Flanke, zuverlässig aufzunehmen, müssen die mindestens zwei oberen Kameras derart ausgerichtet sein, dass sie parallel von oben die Zugflanke beobachten. Da die Kameras parallel zur Fahrtrichtung auflösen können, sind nach außen überstehende Gegenstände erkennbar.
Zur Darstellung des nach Möglichkeit gesamten Zugverbandes evtl. gleichzeitig mit auftretenden Fehlern und dem entspre¬ chenden Fehlerort wird vorteilhaft ein Streifenbild erstellt, welches beim vollständigen Durchlauf eines Zugverbandes an einer entsprechenden Messstelle generiert werden kann.
Im Folgenden werden anhand von schematischen, die Erfindung begleitenden, jedoch diese nicht einschränkenden Figuren Ausführungsbeispiele beschrieben.
Figur 1 zeigt einen Zugverband 9, auf dem ein Stromab¬ nehmer 9 sowie ein Fahrdraht 7 und ein Tragseil 6 sowie zwei seitliche Zeilenkameras 10, 1 ange¬ ordnet sind;
Figur 2 zeigt zu den Bildmerkmalen entsprechend Figur 1 zusätzlich die Beleuchtungseinheit 40, welche die Gesichtsfelder von oberen Kameras 20, 21, 22 beleuchtet sowie den Schnittpunkt 11 zwischen Fahrdraht 7 und dem Gesichtsfeld der oberen zu¬ sätzlichen Kamera 22; Figur 3 zeigt eine vergrößerte Darstellung des oberen
Bereiches entsprechend Figur 2;
Figur 4 zeigt eine Darstellung entsprechend dem Stand der Technik, wobei ein Wagen 8 gezeichnet ist sowie eine flächig abstrahlende Beleuchtungsein¬ heit 2, welche den Waggon 8 von der Seite aus¬ leuchtet, wobei die an der Fahrstrecke ange¬ brachte, seitliche Kamera 1 lediglich zur Ausle¬ sung von Kodierungen, die am Wagen 8 angebracht sind, und ein Radsensor zur Triggerung entsprechender Aufnahmen dient;
Figur 5 zeigt eine Darstellung entsprechend dem Stand der Technik, an dem zur Auslesung von Kodierun- gen an einem Zugverband mit einer seitlichen Kamera 1, eine Zeilenkamera, platziert ist sowie eine Beleuchtungseinheit 2, ein Radschalter 3 sowie eine Auswerteeinheit 4 und eine Sichtblen¬ de 5 für die Kamera.
Zur Koordinierung von erfassten Fehlern an einem Zugverband mit der Ermittlung des Fehlerortes kann beispielsweise ein Wagen-Identifizierungssystem eingesetzt werden wie es beispielsweise in der europäischen Patentschrift EP 0 877 695 Bl beschrieben wird. Als Lichtraumprofil wird eine definierte Umgrenzungslinie be¬ zeichnet, die meist für die senkrechte Querebene eines Fahr¬ weges, beispielsweise von Straßen oder von Bahngleisen bestimmt wird. Mit dem Lichtraumprofil wird einerseits der lichte Raum vorgeschrieben, der auf dem Fahrweg von Gegens- fänden und auszufüllen ist, andererseits dient es auch als konstruktive Vorgabe für die Bemessung der vorgesehenen Fahrzeuge. Diese dürfen im Querschnitt nicht die vorgegebenen Grenzlinien überschreiten. Zur Messung der Höhe des Fahrdrahtes ist allgemein anzumerken, dass diese Fahrdrahtlage Gegenstand von Abnahmeprüfungen von Oberleitungsanlagen ist. Für die zulässigen Toleranzen der statistischen Ruhelage des Fahrdrahtes von Standardoberleitungen finden europäische Normen Anwendung.
Zur Vermessung der Fahrdrahthöhe wird die vertikale Lage des Fahrdrahtes am Ort der Zeilenkamera ermittelt und damit ein Maß für die vertikale Andruckkraft bzw. Kontaktkraft des elektrischen Pantographen/Stromabnehmers eines vorbeifahren- den Zugverbandes bestimmt.
Die Vermessung der Fahrdrahtseitenauslenkung ist wesentlich, da die normungstechnisch zulässigen Werte, sich aus verschiedenen Vorschriften ergeben oder aus Herstellerangaben resul- tieren. Eine starke seitliche Fahrdrahtauslenkung kann weiterhin ein Indikator für einen falsch eingestellten oder defekten Stromabnehmer bzw. eine defekte Schleifleiste sein. Hierbei ist in gravierenden Fällen die Weiterfahrt des Zuges zu unterbinden, um eine Zerstörung der Oberleitung zu vermeiden .
Zur Vermessung des Lichtraumprofiles des Zugverbandes werden die seitlichen Abmessungen, also die Flanken des Zuges, beobachtet und deren Überschreitung bzw. Unterschreitung der gesetzlichen bzw. vom Hersteller gelieferten Daten, zugrunde gelegt. Die Messung des Zustandes der Schleifleisten, der Pantographenwippe, des Pantographengestänges und der Dachauf- bauten geschieht ebenfalls direkt am Ort einer Kamera, insbe¬ sondere Zeilenkamera, jedoch wird bei der Vorbeifahrt des Zu¬ ges die gesamte Anzahl an Pantographen und Schleifleisten aufgenommen und analysiert. Die normungstechnisch zulässigen Toleranzbänder für die maximal und minimal erlaubten Fahrdrahtanhübe für ein ganz be¬ stimmtes Kettenwerk ergeben sich aus einer Normvorschrift, europäische Norm EN 50119. Hier wird die so genannte statio¬ näre Kraft, die Summe aus statischer Andruckkraft und aerody- namischer Kraft, mit der der Stromabnehmer mitsamt Wippe und Schleifleisten gegen den Fahrdraht drückt, beschrieben. Die Messung des Fahrdrahtanhubes gibt folglich ein Maß für die Unterschreitung bzw. Überschreitung der vorgegebenen Kontaktkraft, die den vertikalen Anteil und damit dominierenden An- teil der quasi stationären Kraft repräsentiert, wider.
Das verschleißintensivste Element einer Oberleitung ist der Fahrdraht, dessen Liegedauer wesentlichen Einfluss auf die Lebenszykluskosten hat. Das Auswechseln des Fahrdrahtes unter Betriebsbedingungen ist mit hohen Kosten verbunden. Der Fahrdrahtverschleiß besitzt deswegen unter dem Aspekt der Lebens¬ zykluskosten eine große Bedeutung. Für die Messung der Anhub- höhe des Fahrdrahtes ist insbesondere Figur 1 zu betrachten. Figur 1 zeigt eine Anordnung zur Messung der Fahrdrahthöhe in vertikaler Richtung mittels einer Zeilenkamera, die seitlich neben der Fahrstrecke eines Zugverbandes angeordnet ist und auf den Oberleitungsbereich ausgerichtet ist. Eine Höhenände- rung des Fahrdrahtes wird durch eine Bildauswertung, die Ele¬ ment einer Auswerteeinheit 4 sein kann, erfasst. Hierbei kann die Bildauswertung unter Umständen durch eine zusätzliche Maßnahme vereinfacht werden, indem beispielsweise der von der Kamera erfasste Bereich der Oberleitung durch Hilfsmittel wie Miniaturreflektoren, reflektierende oder geeignete Farbstriche besonders markiert werden. Weiterhin ist die jahreszeit¬ lich bedingte Ausdehnung der Oberleitung zu berücksichtigen und ein entsprechend langer Oberleitungsabschnitt zu markie- ren. Vor allem ist das beschriebene Verfahren dadurch besonders vorteilhaft, dass durch die zusätzliche Bereitstellung eines Wagen-Identifizierungssystems mit entsprechenden Daten eine eindeutige Identifizierung der verursachten Triebfahrzeuge bzw. Stromabnehmer oder einzelnen Waggons ermöglicht wird. Dies bedeutet für nachfolgende Instandsetzungen eine erhebliche Aufwandsreduzierung .
Zur Figur 2 ist anzumerken, dass eine Fahrdrahtseitenauslen- kung mit einer zusätzlichen oberen Zeilenkamera, der oberen Kamera 22, gemessen werden kann. Diese ist oberhalb des Fahr¬ drahtes senkrecht nach unten ausgerichtet angebracht, um die Seitenlage des Fahrdrahtes aufzunehmen. Die nicht reguläre Lage des Fahrdrahtes wird im Vergleich mit Sollwerten er¬ kannt, wobei bei einem vorbeifahrenden Zugverband sukzessive Aufnahmen getätigt werden. Auch hier gilt, dass die Identifi¬ zierung bestimmter Wagen bzw. bestimmter Wagenreihenfolgen dazu führt, dass der Ort eines Fehlers innerhalb des Zugver¬ bandes leicht durch ein Wagen-Identifizierungssystem ermittelbar ist. Dies bedeutet für nachfolgende Instandsetzungen eine erhebliche Aufwandreduzierung .
In Figur 3 ist ein vergrößerter Bildausschnitt entsprechend Figur 2 dargestellt. Wie beschrieben schneidet der mit dem Bezugszeichen 7 versehene Fahrdraht die Projektion der Zei- lenkamera 22 am Ort 11. Der Fahrdraht wird bei der Durchfahrt eines Zuges aufgrund des Fahrdrahtanhubes nach oben und nach unten wackeln und sich wenige Zentimeter nach links und nach rechts bewegen. Durch die Bildaufnahme entsprechend der Er- findung und dem Einsatz von Zeilenkameras in Kombination mit einer oder mehreren Beleuchtungseinheiten 4, 40 kann die Darstellung entsprechend der Figuren 2 und 3 erläutert werden. Die Zeilenkamera 20 und die Zeilenkamera 21 stellen mit ihren optischen Achsen, die jeweils senkrecht nach unten laufen und ihrem Abstand zueinander die maximale zulässige lichte Brei¬ te, die der Zugverband aufweisen darf, dar. Jegliche Überschreitung der Abmessungen der rechten und der linken Wagen- seite können als Bildinformation aus den jeweiligen Datensätzen herausgelesen werden. Damit wird der Zugverband hinsicht¬ lich seiner seitlichen Abmessungen kontrolliert und überstehende und verrutschte Ladungsteile, wie beispielsweise Anten¬ nen, Abdeckplanen usw., können, falls sie über die Zugflanke 13 überstehen, erkannt werden. Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft, da durch die Kombination mit dem Wagen- Identifizierungssystem eine Identifizierung der verursachenden Wagen oder Triebfahrzeuge bzw. der Stromabnehmer ermöglicht wird.
Wie in Figur 1 ersichtlich kann durch die Zeilenkamera 10 eine Fahrdrahthubmessung ausgeführt werden. Darüber hinaus können Zugaufbauten vermessen werden und auch weitere Teile der Oberleitung. Des Weiteren ist die Überschreitung der zulässi- gen Höhe des Lichtraummaßes ermittelbar. Dies wird insbeson¬ dere durch die Kamera 10 entsprechend ihrer Ausrichtung der¬ art gemessen, dass festgestellt wird, wo eine Dachhöhe eines Wagens oder eines Triebfahrzeuges die maximal zulässige Höhe überschreitet. Eine Überschreitung des Lichtraummaßes nach oben hin ist im aufgenommenen Bild des Zugverbandes als Feh¬ ler erkennbar. Eine Ausnahme bilden natürlich der oder die Stromabnehmer, die systembedingt oberhalb der Dachkonstrukti¬ on als Bügel an den Fahrdraht angedrückt werden. Entsprechend der Darstellung in Figur 1 ist es vorteilhaft, dass nicht nur der seitliche Schnitt der gesamten Oberlei¬ tung, d.h. der Fahrdraht und das Tragseil aufgenommen werden, sondern auch sämtliche Dachaufbauten der vorbei fahrenden Zü- ge . Hier sind insbesondere die Stromabnehmer mit komplettem Gestänge und die sonstigen Zugaufbauten anzuführen. Diese vi- deo-optische oder photographische Aufnahme beispielsweise ei¬ nes Stromabnehmers hat den besonderen Vorteil, dass die Geo¬ metrie des Stromabnehmers mit Sollvorlagen vergleichbar ist und Abweichungen, die nur auf eine Beschädigung des Stromabnehmers zurückzuführen sind, frühzeitig bestimmt werden kön¬ nen. Eine Signalauslösung, gefolgt von einem Aktionsplan, könnte somit den Zug mit einem beschädigten Stromabnehmer zum Stillstand bringen bzw. zur Inspektion auf ein Ausweichgleis vorsehen .
Die Kontrolle eines Zugverbandes kann anhand verschiedener Merkmale ausgeführt werden. Insgesamt können bestimmte Abmes¬ sungen oder geometrische Ausgestaltungen mit Sollwerten, die auf Datenbanken hinterlegt sind, verglichen werden und es kann ein Fehler rechtzeitig erkannt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Kontrolle eines Zugverbandes (9), wobei min¬ destens ein Stromabnehmer (12) oder mindestens ein Lichtraum- maß oder mindestens eine Ist-Position eines Fahrdrahtes (7) oder eine Kombination daraus überprüft wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
- mittels mindestens einer neben einer Fahrstrecke des Zug¬ verbandes (9) auf den Zugverband ausgerichteten, ortsfesten, seitlichen Kamera (10) die vertikale Lage des Fahrdrahtes (7) am Ort der mindestens einen seitlichen Kamera (10) und min¬ destens eine obere Begrenzung des Zugverbandes erfasst wer¬ den,
- mittels mindestens zweier über der Fahrstrecke des Zugver- bandes (9) senkrecht von oben auf jeweils eine Flanke (13) des Zugverbandes ausgerichteter, ortsfester, am gleichen Ort der Fahrstrecke wie die mindestens eine seitliche Kamera (10) angeordneter, oberer Kameras (20,21) sowohl die Flanken (13), als auch der Fahrdraht (7) bezüglich seiner horizontalen Lage erfasst werden, und
- mittels einer Auswertereinheit (4) der Zustand des mindes¬ tens einen Stromabnehmers (12) oder des mindestens einen Lichtraummaßes oder die mindestens eine Ist-Position eines Fahrdrahtes (7) oder eine Kombination daraus ermittelt wird und Fehler angezeigt werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass Abweichungen von vorgegebenen Normen als Fehler angezeigt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine seitliche Kamera (10) und die mindestens zwei oberen Kameras (20, 21) Zeilenkameras sind, deren Zeile jeweils quer zur Fahrtstrecke des Zugverbandes ausgerichtet sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2, oder 3,
dadurch gekennzeichnet dass, zusätzlich ein Wagen- Identifizierungssystem eingesetzt wird, wobei Kodierungen der Wagen mittels mindestens einer der mindestens einen seitli- chen Kameras (10) erfasst und von der Auswertereinheit (4) identifiziert werden, so dass auftretende Fehler entsprechen¬ den Wagen zugeordnet werden.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere seitli¬ che Kamera (1) zur Auslesung von Kodierungen am Zugverband eingesetzt wird, um erkannte Fehler dem jeweiligen Wagen zu¬ zuordnen .
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den mindestens zwei oberen Kameras (20, 21) eine weitere obere Kamera (22) vorhanden ist zur separaten Erfassung der horizontalen Lage des Fahrdrahtes (7) .
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein streifenförmiges Bild des Zugverbandes durch die ortsfesten Kameras erzeugt wird, wobei die erkannten Fehler auf dem streifenförmigen Bild gekennzeichnet werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolle von Stromabnehmern (12) die Vermessungen der Schleifleisten der Stromabnehmer (12) betrifft, wobei ebenfalls das Gestänge der Stromabnehmer und verschiedene auf dem Zugverband befindliche Dachaufbauten vermessen werden.
9. Vorrichtung zur Kontrolle eines Zugverbandes, bestehend aus
- mindestens einer seitlichen Kamera (10),
- mindestens zweier oberer Kameras (20, 21), - wobei die Kameras (10, 20, 21) ortsfest an einer Fahrstre¬ cke seitlich und oberhalb des Zugverbandes angeordnet sind, durch die mindestens eine seitliche Kamera (10) der Bereich des Fahrdrahtes (7) mit einer Trageinrichtung und mindestens einem Stromabnehmer (12) erfassbar ist und durch die mindestens zwei oberen Kameras (20, 21) die Flanken (13) des Zug¬ verbandes erfassbar sind,
- wobei eine Auswerteeinheit (4) vorhanden ist zur Ermittlung des Zustands des mindestens einen Stromabnehmers, des mindes- tens einen Lichtraummaßes des Zugverbandes, sowie der mindes¬ tens einen Ist-Position des Fahrdrahtes oder eine Kombination daraus .
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass für die mindestens eine seitli¬ che Kamera (10) eine Beleuchtungseinheit (2) vorhanden ist und für die mindestens zwei oberen Kameras (20, 21) eine Be¬ leuchtungseinheit (40) zur jeweiligen Ausleuchtung des jeder Kamera zugeordneten Gesichtsfeldes.
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